一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法技术

一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法，主要包括圆盘电极、分层大地模块、电源模块、零电位极、上位机、地表电位测量模块、典型线路模块；圆盘电极属于地表电位测量模块，圆盘电极可更换，地表电位测量模块放置在分层大地模块表面，电源模块给典型线路模块提供电能，地表电位测量模块可随意移动，可测量不同位置处的电气量值，并将测得的电气量无线传输至上位机。本发明专利技术能对非均匀大地环境下人体不同触电面积影响的地表电位进行测试，并可对人体室颤危险程度进行评估，为电力部门中的运维人员提供有效的安全防护指导，降低接地故障所导致的触电风险，也可提升运维效率和电力服务水平。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法
本专利技术属于电力系统接地分析
，具体涉及一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法。
技术介绍
智能电网中的接地系统在电力系统的保护中起着重要的作用，可保障人身和设备安全，确保他们不受跨步电压和接触电压的威胁，并为故障电流提供了流通路径，也为电气和电子设备创建一个零点电位。一般来说，接地系统包含垂直接地电极、水平接地电极、接地网，合理和准确的人身触电风险计算可为电气设备的准确运行、绝缘匹配和运维人员的生命安全提供保障。人体触电后可引起心室颤动(室颤)，即其心室会发生无序的激动，致使心室规律有序的激动和舒缩功能消失，也称其为功能性的心脏停跳，是致死性心律失常，并且室颤是导致心脏性猝死的最主要原因之一。针对人体触电引起的室颤安全评估一直以来都是科研人员急需解决的关键难题。目前国内外学者的研究中缺乏复杂大地结构下不同触电面积的人体室颤风险评估方法的研究。为了保障电力系统中变电站运维人员以及大电网中故障接地点附近居民的生命安危，迫切需要一种能够处理参数之间复杂的依赖关系，适应相关安全标准和接地设计的准确、多样、综合的人体室颤风险评价方法，对智能电网接地系统的设计、人体触电引起的室颤风险计算国际标准的制定提供科学的数理计算支持和丰富的理论数据支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：首先，第一步搭建复杂环境下不同触电面积影响下的地表电位测量试验系统，包括分层大地模块、电源模块、零电位极、上位机、地表电位测量模块、典型线路模块；所述分层大地模块包括水平第一层土壤、水平第二层土壤；所述电源模块包括工频220V电源、整流器、逆变器和变压器，其各部分通过单根导线连接；工频220V电源为220V市电，整流器将单相交流电整流为直流电，逆变器将直流电逆变为三相交流电，通过变压器可以调控测量试验系统所需电压等级；所述地表电位测量模块包括绝缘箱、绝缘隔层、圆盘电极、绝缘圆盘、金属支架一、绝缘支架一、绝缘支架二、绝缘支架三、绝缘把手一、绝缘把手二、绝缘支柱一、绝缘支柱二、罗哥夫斯基线圈、锂电池组、无线传输模块、电气参数记录仪、电阻；所述罗哥夫斯基线圈、锂电池组、无线传输模块、电气参数记录仪、电阻均水平放置在绝缘隔层上，所述绝缘支柱一顶部、绝缘支柱二顶部与绝缘箱底部对称固定连接；所述金属支架一顶部与绝缘支柱一底部固定连接；所述绝缘支架一顶部与绝缘支柱二底部固定连接；所述圆盘电极与金属支架一底部电连接，圆盘电极可拆卸与更换；所述绝缘圆盘与绝缘支架一底部固定连接；所述绝缘支架二与绝缘支架三分别固定于绝缘箱两侧；所述绝缘把手一与绝缘支架二固定连接；所述绝缘把手二与绝缘支架三固定连接；所述电阻左端通过绝缘支柱一与金属支架一顶部电连接；所述电气参数记录仪分别与锂电池组、无线传输模块、罗哥夫斯基线圈电连接；地表电位测量模块通过圆盘电极、绝缘圆盘与分层大地模块紧密接触；所述零电位极通过罗哥夫斯基线圈与电阻右端电连接；所述上位机可通过无线传输模块接受电气参数记录仪记录的电气量值；所述典型线路模块与电源模块中一相通过单根导线电连接；第二步，进行大地表面电位测试：a)打开电源模块，注入电流于典型线路模块上，用地表电位测量模块测试分层大地模块表面上任意一点的电位，无线传输模块将电气参数记录仪记录的电位值无线传输至上位机；b)在分层大地模块(34)表面变换不同地点移动地表电位测量模块，并重复步骤a)；c)改换不同面积的圆盘电极，然后重复步骤a)、b)；第三步，计算人体室颤危害评价因子，人体室颤危害评价因子Q：j＝1,2,...,N其中N为总测试点的个数，Q为人体室颤危害评价因子；Umj为第j个测试点的电位测量值，dj为第j个测试点到线路模块几何中心的直线距离，I为注入到典型线路模块上的电流，ρ1为水平第一层土壤电阻率，ρ2为水平第二层土壤电阻率，h1为水平第一层土壤厚度；第四步，进行人体室颤危害等级评价：若Q∈[0,0.5)，则判定为四级室颤危害，对人体几乎无影响；若Q∈[0.5,5)，则判定为三级级室颤危害，人体有较小肌肉反应；若Q∈[5,500)，则判定为二级室颤危害，导致人体活动抑制，较难摆脱；若Q∈[500,+∞)，则判定为一级室颤危害，发生室颤危险概率较大，人体心脏极易受损。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：1)所建实验装置可靠实用，操作便利，对测量目标大地的地面电位具有安全性、简易性以及便捷性；2)能够有效获取考虑复杂分层大地结构下不同人脚触电面积的地表电位测量值，并能远程无线传输至云端及上位机软件；3)结合测量的地表电位分布情况，并通过本专利技术中的评价方法能对复杂大地结构下不同触电面积的人体发生心室震颤的危害程度进行多因素普适性评价，该评价因子具有复合性和整体性。附图说明图1是本专利技术使用时的复杂大地表面电位测量试验平台总体结构示意图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。由图1可知本专利技术提供的实验平台和方法，包括如下步骤：第一步，搭建复杂环境下不同触电面积影响下的地表电位测量试验系统，包括分层大地模块(34)、电源模块(9)、零电位极(25)、上位机(22)、地表电位测量模块(31)、典型线路模块(21)；所述分层大地模块(34)包括水平第一层土壤(33)、水平第二层土壤(32)；所述电源模块(9)包括工频220V电源(5)、整流器(6)、逆变器(7)和变压器(8)，其各部分通过单根导线连接；工频220V电源(5)为220V市电，整流器(6)将单相交流电整流为直流电，逆变器(7)将直流电逆变为三相交流电，通过变压器(8)可以调控测量试验系统所需电压等级；所述地表电位测量模块(31)包括绝缘箱(30)、绝缘隔层(20)、圆盘电极(1)、绝缘圆盘(4)、金属支架一(2)、绝缘支架一(3)、绝缘支架二(12)、绝缘支架三(14)、绝缘把手一(13)、绝缘把手二(15)、绝缘支柱一(10)、绝缘支柱二(11)、罗哥夫斯基线圈(19)、锂电池组(16)、无线传输模块(17)、电气参数记录仪(18)、电阻(50)；所述罗哥夫斯基线圈(19)、锂电池组(16)、无线传输模块(17)、电气参数记录仪(18)、电阻(50)均水平放置在绝缘隔层(20)上，所述绝缘支柱一(10)顶部、绝缘支柱二(11)顶部与绝缘箱(30)底部对称固定连接；所述金属支架一(2)顶部与绝缘支柱一(10)底部固定连接；所述绝缘支架一(3)顶部与绝缘支柱二(11)底部固定连接；所述圆盘电极(1)与金属支架一(2)底部电连接，圆盘电极(1)可拆卸与更换；所述绝缘圆盘(4)与绝缘支架一(3)底部固定连接；所述绝缘支架二(12)与绝缘支架三(14)分别固定于绝缘箱(30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，搭建复杂环境下不同触电面积影响下的地表电位测量试验系统，包括分层大地模块(34)、电源模块(9)、零电位极(25)、上位机(22)、地表电位测量模块(31)、典型线路模块(21)；/n所述分层大地模块(34)包括水平第一层土壤(33)、水平第二层土壤(32)；/n所述电源模块(9)包括工频220V电源(5)、整流器(6)、逆变器(7)和变压器(8)，其各部分通过单根导线连接；工频220V电源(5)为220V市电，整流器(6)将单相交流电整流为直流电，逆变器(7)将直流电逆变为三相交流电，通过变压器(8)可以调控测量试验系统所需电压等级；/n所述地表电位测量模块(31)包括绝缘箱(30)、绝缘隔层(20)、圆盘电极(1)、绝缘圆盘(4)、金属支架一(2)、绝缘支架一(3)、绝缘支架二(12)、绝缘支架三(14)、绝缘把手一(13)、绝缘把手二(15)、绝缘支柱一(10)、绝缘支柱二(11)、罗哥夫斯基线圈(19)、锂电池组(16)、无线传输模块(17)、电气参数记录仪(18)、电阻(50)；所述罗哥夫斯基线圈(19)、锂电池组(16)、无线传输模块(17)、电气参数记录仪(18)、电阻(50)均水平放置在绝缘隔层(20)上，所述绝缘支柱一(10)顶部、绝缘支柱二(11)顶部与绝缘箱(30)底部对称固定连接；所述金属支架一(2)顶部与绝缘支柱一(10)底部固定连接；所述绝缘支架一(3)顶部与绝缘支柱二(11)底部固定连接；所述圆盘电极(1)与金属支架一(2)底部电连接，圆盘电极(1)可拆卸与更换；所述绝缘圆盘(4)与绝缘支架一(3)底部固定连接；所述绝缘支架二(12)与绝缘支架三(14)分别固定于绝缘箱(30)两侧；所述绝缘把手一(13)与绝缘支架二(12)固定连接；所述绝缘把手二(15)与绝缘支架三(14)固定连接；所述电阻(50)左端通过绝缘支柱一(10)与金属支架一(2)顶部电连接；所述电气参数记录仪(18)分别与锂电池组(16)、无线传输模块(17)、罗哥夫斯基线圈(19)电连接；地表电位测量模块(31)通过圆盘电极(1)、绝缘圆盘(4)与分层大地模块(34)紧密接触；/n所述零电位极(25)通过罗哥夫斯基线圈(19)与电阻(50)右端电连接；/n所述上位机(22)可通过无线传输模块(17)接受电气参数记录仪(18)记录的电气量值；/n所述典型线路模块(21)与电源模块(9)中一相通过单根导线电连接；/n第二步，进行大地表面电位测试：/na)打开电源模块(9)，注入电流于典型线路模块(21)上，用地表电位测量模块(31)测试分层大地模块(34)表面上任意一点的电位，无线传输模块(17)将电气参数记录仪(18)记录的电位值无线传输至上位机(22)；/nb)在分层大地模块(34)表面变换不同地点移动地表电位测量模块(31)，并重复步骤a)；/nc)改换不同面积的圆盘电极(1)，然后重复步骤a)、b)；/n第三步，计算人体室颤危害评价因子，人体室颤危害评价因子Q：/n...

【技术特征摘要】
1.一种复杂环境下不同触电面积的人体室颤危害评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，搭建复杂环境下不同触电面积影响下的地表电位测量试验系统，包括分层大地模块(34)、电源模块(9)、零电位极(25)、上位机(22)、地表电位测量模块(31)、典型线路模块(21)；
所述分层大地模块(34)包括水平第一层土壤(33)、水平第二层土壤(32)；
所述电源模块(9)包括工频220V电源(5)、整流器(6)、逆变器(7)和变压器(8)，其各部分通过单根导线连接；工频220V电源(5)为220V市电，整流器(6)将单相交流电整流为直流电，逆变器(7)将直流电逆变为三相交流电，通过变压器(8)可以调控测量试验系统所需电压等级；
所述地表电位测量模块(31)包括绝缘箱(30)、绝缘隔层(20)、圆盘电极(1)、绝缘圆盘(4)、金属支架一(2)、绝缘支架一(3)、绝缘支架二(12)、绝缘支架三(14)、绝缘把手一(13)、绝缘把手二(15)、绝缘支柱一(10)、绝缘支柱二(11)、罗哥夫斯基线圈(19)、锂电池组(16)、无线传输模块(17)、电气参数记录仪(18)、电阻(50)；所述罗哥夫斯基线圈(19)、锂电池组(16)、无线传输模块(17)、电气参数记录仪(18)、电阻(50)均水平放置在绝缘隔层(20)上，所述绝缘支柱一(10)顶部、绝缘支柱二(11)顶部与绝缘箱(30)底部对称固定连接；所述金属支架一(2)顶部与绝缘支柱一(10)底部固定连接；所述绝缘支架一(3)顶部与绝缘支柱二(11)底部固定连接；所述圆盘电极(1)与金属支架一(2)底部电连接，圆盘电极(1)可拆卸与更换；所述绝缘圆盘(4)与绝缘支架一(3)底部固定连接；所述绝缘支架二(12)与绝缘支架三(14)分别固定于绝缘箱(30)两侧；所述绝缘把手一(13)与绝缘支架二(12)固定连接；所述绝缘把手二(15)与绝缘支架三(14)固定连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张栋，周利军，黄林，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51